Deaglomeracija cementnih čestica pomoću Power Ultrasonics
Ultrazvučna deaglomeracija pomoću sonikatora tipa sonde nudi superiornu alternativu prevazilaženjem ovih problema. Ova metoda eliminiše potrebu za medijumom za mlevenje, pojednostavljuje proces uklanjanjem potrebe za posleprocesnom filtracijom i intenzivnim čišćenjem, i obezbeđuje efikasno smanjenje veličine čestica u opsegu finih čestica. Osim toga, smanjuje oslanjanje na disperzante i koristi kompaktniju, energetski učinkovitiju opremu, što ga čini vrlo povoljnim rješenjem za disperziju i deaglomeraciju cementnih čestica.
Prednosti ultrazvučne deaglomeracije cementnih čestica
Cement je jedan od najvažnijih materijala u građevinarstvu, koji se široko koristi zbog svojih vezivnih svojstava. Međutim, postizanje optimalnih performansi zahtijeva ujednačenu distribuciju čestica, jer aglomerirane čestice mogu negativno utjecati na performanse cementa. Ultrazvučna deaglomeracija se pojavila kao moćna tehnika za rješavanje ovog izazova.
Industrijski sonikatori za visoko propusnu deaglomeraciju cementnih čestica.
- Poboljšana disperzija čestica: Ultrazvučna deaglomeracija efikasno raspršuje čestice cementa, osiguravajući ujednačenu distribuciju veličine čestica. Ova uniformnost je ključna za postizanje konzistentne čvrstoće i izdržljivosti u cementnim materijalima.
- Poboljšana hidratacija: Povećana površina deaglomeriranih čestica poboljšava proces hidratacije, što dovodi do boljeg vezivanja i veće čvrstoće u konačnom proizvodu. Poboljšana hidratacija također smanjuje rizik od nepotpunih reakcija i slabih mjesta u cementnoj matrici.
- Povećana obradivost: Dobro dispergovane čestice cementa rezultiraju obradivijom mješavinom, što olakšava miješanje, izlivanje i završnu obradu. Ova poboljšana obradivost može dovesti do bržeg vremena izgradnje i smanjenja troškova rada.
- Poboljšana mehanička svojstva: Ultrazvučna deaglomeracija doprinosi razvoju gušće i homogenije mikrostrukture u materijalima na bazi cementa. To rezultira poboljšanim mehaničkim svojstvima kao što su čvrstoća na pritisak i zatezanje.
- Smanjenje upotrebe aditiva: Postizanjem bolje disperzije ultrazvučnom deaglomeracijom, potreba za hemijskim disperzantima i drugim aditivima može se svesti na minimum. Ovo ne samo da smanjuje troškove, već i smanjuje utjecaj proizvodnje cementa na okoliš.
- Isplativost: Bez obzira na početno ulaganje u ultrazvučni aparat industrijske klase, dugoročne prednosti poboljšanog kvaliteta proizvoda, smanjene upotrebe aditiva i poboljšanih performansi čine ga isplativim rješenjem za industriju cementa.
| Komparativni aspekt | Kuglično glodanje za čestice cementa | Ultrazvučna deaglomeracija za čestice cementa |
|---|---|---|
| metoda | Koristi čelične ili silicijumske kuglice kao medij za mljevenje | Koristi ultrazvučne talase visokog intenziteta za stvaranje akustične kavitacije i sonomehaničkih sila smicanja |
| Zamjena medija za mljevenje | Česta zamjena čeličnih ili silicijumskih kuglica | Bez medija za mlevenje, eliminišući troškove zamene |
| Filtracija nakon procesa | Potreban za filtriranje medija za mljevenje | Nije neophodno, pojednostavljuje proces |
| Zahtjevi za čišćenje | Radno intenzivno i dugotrajno čišćenje medija za mljevenje i komore | Minimalno čišćenje, ultrazvučne sonde su lakše za održavanje |
| Efikasnost u rasponu finih čestica | Neefikasno za čestice u 0 – Opseg od 100 µm, dugotrajno | Visoko efikasan za fine veličine čestica, uključujući 0 – Opseg od 100 µm |
| Disperzantni zahtjevi | Potrebna je velika količina disperzanta | Smanjena potreba za disperzantima zbog snažne kavitacije i sila smicanja |
| Karakteristike opreme | Velik, glomazan, energetski neefikasan, zahtijeva opsežno održavanje i čišćenje | Kompaktan, energetski efikasan, manje održavanja, lakši za rukovanje i siguran za rad |
Studija slučaja: Disperzija mikrofine cementne žbuke sa ultrazvučnim mikserima
Istraživački tim na čelu sa Draganovićem predstavlja sveobuhvatno istraživanje disperzije mikrofine cementne fuge ultrazvučnom tehnologijom u poređenju sa konvencionalnim laboratorijskim rastvaračima. Studija se posebno fokusira na performanse sonikatora UP400St u odnosu na tradicionalne metode disperzije fuge.
Istraživači su proveli niz eksperimenata koristeći različite tehnike disperzije kako bi procijenili distribuciju veličine čestica (PSD) i zeta potencijal mikrofinih čestica cementa. Procijenjene tehnike uključuju ultrazvučni tretman sa sonikatorom UP400St, laboratorijske rastvarače velike brzine i kombinaciju obje metode.
Nalazi otkrivaju da ultrazvučna disperzija pomoću sonikatora UP400St značajno poboljšava distribuciju veličine čestica u poređenju sa konvencionalnim laboratorijskim rastvaračima. Sonikator UP400St efikasno ublažava aglomeraciju mikrofinih čestica cementa, stvarajući homogeniju i stabilniju suspenziju fuge. Tretman ultrazvukom poboljšava distribuciju manjih čestica, što rezultira užim rasponom raspodjele veličine čestica.
Ultrazvučni homogenizator UP400St upoređen je u pogledu efikasnosti disperzije cementne fuge sa običnom laboratorijskom mešalicom opremljenom diskom i tehnikom rotor-stator. Studija je pokazala da ultrazvučna disperzija nije samo efikasna metoda već je čak i bolja od miksera koji koristi tehniku rotor-stator.
(studija i grafika: © Draganović i dr., 2020)
Nadalje, kombinacija ultrazvuka sa konvencionalnim laboratorijskim rastvaračima poboljšava efikasnost disperzije, postižući još finiju distribuciju veličine čestica nego samo ultrazvučni tretman. Ova kombinacija omogućava poboljšanu kontrolu nad PSD i zeta potencijalom mikrofine cementne fuge u serijskim operacijama. U sistemima s kontinuiranim protokom, suspenzija čestica automatski prolazi kroz zonu kavitacijske vruće tačke, čineći dodatno miješanje nepotrebnim.
Studija naglašava superiorne performanse sonikatora UP400St u raspršivanju mikrofine cementne mase. Ultrazvučni tretman, posebno u kombinaciji sa konvencionalnim laboratorijskim rastvaračima, nudi efikasnu i efikasnu metodu za postizanje ujednačene i stabilne suspenzije mikrofinih čestica cementa.
Ovo istraživanje pruža detaljno poređenje između ultrazvuka i konvencionalnih metoda disperzije, naglašavajući superiornu efikasnost ultrazvučne obrade u disperziji fuge.
(up. Draganović i dr., 2020.)
Upoređene metode disperzije: Vma-Getzmann Dispermat CV-3 dissolver opremljen diskom od 90 mm i rotor-stator (R/S) sistemom. Hielscher UP400St sonikator opremljen sonotrodom H22.<br />(Study and pictures: ©Draganovic et al., 2020)
Sonikator tipa sonde UP400ST za mikro-finu disperziju cementne mase
(Studija i slika: ©Draganović et al., 2020)
Primjena sonikatora u industriji cementa
Korištenje povoljnih efekata ultrazvuka velike snage u deaglomeraciji cementnih čestica i injekcione mase otvara brojna polja primjene u industriji cementa, omogućavajući poboljšane karakteristike materijala i kvalitetu finalnog proizvoda.
- Mokro mljevenje cementnih čestica: Sonikacija sondom je visoko učinkovita i energetski učinkovita metoda za mljevenje cementnih čestica. Pročitajte više o ultrazvučnom mokrom mljevenju cementa!
- Proizvodnja betona visokih performansi: Sonikatori tipa sonde se koriste za proizvodnju betona visokih performansi tako što osiguravaju ujednačenu disperziju finih čestica cementa i dodatnih cementnih materijala poput letećeg pepela i silicijum dioksida. To dovodi do betona sa superiornim mehaničkim svojstvima i izdržljivošću.
- Razvoj nanokompozita: U istraživanju i razvoju, sonikatori tipa sonde olakšavaju ugradnju nanočestica u cementne matrice, stvarajući nanokompozite sa poboljšanim svojstvima kao što su povećana čvrstoća, žilavost i otpornost na degradaciju okoline.
- Optimizacija performansi aditiva: Ultrazvučna deaglomeracija pomaže u optimizaciji performansi hemijskih aditiva, kao što su superplastifikatori i agensi za uvlačenje vazduha, osiguravajući njihovu ravnomernu distribuciju u cementnoj matrici. To dovodi do poboljšane obradivosti i performansi konačnog proizvoda.
Sonikatori visokih performansi za disperziju i deaglomeraciju cementnih čestica
Ultrazvučna deaglomeracija pomoću sonikatora tipa sonde nudi značajne prednosti za industriju cementa. Poboljšanjem disperzije čestica, poboljšanjem hidratacije i povećanjem obradivosti, ovi uređaji doprinose proizvodnji visokokvalitetnih cementnih materijala. Precizna kontrola, skalabilnost i svestranost sonikatora tipa sonde čine ih vrijednim alatima za istraživačke i industrijske primjene, pokrećući inovacije i efikasnost u proizvodnji cementa.
Hielscher Ultrasonic isporučuje sonikatore visokih performansi na bilo kojoj razini snage za obradu cementnih čestica i cementne smjese od manjih serija za istraživanje + razvoj do visokih performansi za industrijsku deaglomeraciju cementa u proizvodnoj skali.
- visoka efikasnost
- najsavremenija tehnologija
- pouzdanost & robusnost
- podesiva, precizna kontrola procesa
- serija & U redu
- za bilo koju zapreminu
- inteligentni softver
- pametne funkcije (npr. programiranje, protokoliranje podataka, daljinsko upravljanje)
- jednostavan i siguran za rad
- nisko održavanje
- CIP (čišćenje na mjestu)
Dizajn, proizvodnja i konsalting – Kvaliteta Made in Germany
Hielscher ultrasonicatori su poznati po najvišoj kvaliteti i standardima dizajna. Robusnost i jednostavan rad omogućavaju nesmetanu integraciju naših ultrazvučnih aparata u industrijske objekte. Hielscher ultrasonikatori lako se nose sa teškim uslovima i zahtevnim okruženjima.
Hielscher Ultrasonics je ISO sertifikovana kompanija i stavlja poseban naglasak na ultrazvučne aparate visokih performansi koji se odlikuju najsavremenijom tehnologijom i lakoćom korišćenja. Naravno, Hielscher ultrasonikatori su usklađeni sa CE i ispunjavaju zahtjeve UL, CSA i RoH.
Tabela ispod daje vam indikaciju približnih kapaciteta obrade naših ultrazvučnih aparata:
| Batch Volume | Flow Rate | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 0.5 do 1.5 mL | N / A | VialTweeter |
| 1 do 500 ml | 10 do 200 ml/min | UP100H |
| 10 do 2000 ml | 20 do 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10 l/min | UIP4000hdT |
| 15 do 150L | 3 do 15 l/min | UIP6000hdT |
| 15 do 150L | 3 do 15 l/min | UIP6000hdT |
| N / A | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| N / A | veći | klaster of UIP16000 |
Kontaktiraj nas! / Pitajte nas!
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi za primjene miješanja, disperzije, emulgiranja i ekstrakcije u laboratorijskim, pilotskim i industrijskim razmjerima.
Literatura / Reference
- Almir Draganović, Antranik Karamanoukian, Peter Ulriksen, Stefan Larsson (2020): Dispersion of microfine cement grout with ultrasound and conventional laboratory dissolvers. Construction and Building Materials, Volume 251, 2020.
- Peters, Simone (2017): The Influence of Power Ultrasound on Setting and Strength Development of Cement Suspensions. Doctoral Thesis Bauhaus-Universität Weimar, 2017.
- N.-M. Barkoula, C. Ioannou, D.G. Aggelis, T.E. Matikas (2016): Optimization of nano-silica’s addition in cement mortars and assessment of the failure process using acoustic emission monitoring. Construction and Building Materials, Volume 125, 2016. 546-552.
- Mahmood Amani, Salem Al-Juhani, Mohammed Al-Jubouri, Rommel Yrac, Abdullah Taha (2016): Application of Ultrasonic Waves for Degassing of Drilling Fluids and Crude Oils Application of Ultrasonic Waves for Degassing of Drilling Fluids and Crude Oils. Advances in Petroleum Exploration and Development Vol. 11, No. 2; 2016.
- Amani, Mahmood; Retnanto, Albertus; Aljuhani, Salem; Al-Jubouri, Mohammed; Shehada, Salem; Yrac, Rommel (2015): Investigating the Role of Ultrasonic Wave Technology as an Asphaltene Flocculation Inhibitor, an Experimental Study. Conference: International Petroleum Technology Conference 2015.
Činjenice koje vrijedi znati
Šta je cement?
Cement je fina, praškasta tvar koja djeluje kao vezivo u građevinarstvu. Kada se pomiješa s vodom, prolazi kroz kemijsku reakciju zvanu hidratacija, stvrdnjavajući se u čvrsti materijal. Primarno se sastoji od krečnjaka, gline, školjki i silicijum dioksida, i ključni je sastojak betona, maltera i drugih građevinskih materijala. Sposobnost cementa da stvrdne i veže druge materijale čini ga neophodnim za izgradnju zgrada, puteva, mostova i druge infrastrukture. Najčešći tip cementa je portland cement, koji se široko koristi zbog svoje čvrstoće i svestranosti.
Zašto je deaglomeracija cementnih čestica važna?
Deaglomeracija cementnih čestica je važna jer osigurava ujednačenu raspodjelu veličine čestica, što poboljšava performanse i kvalitet materijala na bazi cementa. Pravilna deaglomeracija poboljšava efikasnost hidratacije, što dovodi do jačeg i izdržljivijeg betona. Takođe poboljšava obradivost cementnih mješavina, čineći ih lakšim za miješanje, izlivanje i završnu obradu. Osim toga, dobro raspršene čestice smanjuju potrebu za kemijskim dodacima, smanjuju troškove proizvodnje i minimiziraju utjecaj na okoliš. Sve u svemu, efikasna deaglomeracija je ključna za postizanje optimalnih mehaničkih svojstava i dugoročne trajnosti u građevinskim projektima.
Kako se deaglomeriraju čestice cementa?
Cementne čestice se deaglomeriraju različitim metodama, a ultrazvučna deaglomeracija je jedna od najefikasnijih tehnika. U ovom procesu, ultrazvučni talasi visoke frekvencije se emituju od strane sonde uronjene u cementnu suspenziju. Ovi valovi stvaraju intenzivne kavitacijske mjehuriće koji kolabiraju visokom energijom, stvarajući snažne posmične sile i udarne valove. Ove sile razbijaju aglomerirane čestice cementa, osiguravajući ujednačenu disperziju. Ostale metode uključuju mehaničko miješanje, mljevenje i upotrebu sredstava za dispergiranje, ali ultrazvučna deaglomeracija je favorizovana zbog svoje efikasnosti i sposobnosti da se postigne fina, konzistentna distribucija čestica.
Koju ulogu igra voda u preradi cementa?
Voda igra ključnu ulogu u preradi cementa. Hidrira različite minerale u klinkeru, što cementnoj pasti daje neophodnu fluidnost. Međutim, upravljanje sadržajem vode je delikatan balans. Prekomjerna voda može dovesti do problema kao što su krvarenje (gdje se voda odvaja od mješavine) i smanjena tlačna čvrstoća. Suprotno tome, nedovoljno vode može smanjiti obradivost, što otežava rukovanje cementnom mješavinom i rezultira slabijim proizvodima.
Kako rade sonikatori tipa sonde?
Sonikatori tipa sonde su posebna klasa ultrazvučnih uređaja dizajniranih za dispergiranje i deaglomeraciju čestica u različitim suspenzijama, uključujući cement. Ovi uređaji koriste sondu ili rog koji emituje ultrazvučne talase direktno u medijum, stvarajući kavitacione mehuriće koji implodiraju velikom energijom, što dovodi do deaglomeracije čestica.
Sonikatori tipa sonde rade tako što generišu ultrazvučne talase obično u opsegu od 20 do 30 kHz. Sonda, koja se naziva i sonotroda, je štap napravljen od materijala poput titanijuma koji je uronjen u cementnu suspenziju. Kada se aktivira, sonda vibrira na ultrazvučnim frekvencijama, stvarajući intenzivnu akustičnu kavitaciju. Ova kavitacija uključuje formiranje i nasilni kolaps mikroskopskih mjehurića u suspenziji, što stvara snažne sile smicanja i udarne valove. Ove sile razbijaju aglomerirane čestice i podstiču ravnomjernu disperziju.
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi lab to industrijska veličina.